В строительстве различных объектов нередко для конструкций требуется дополнительная защита от огня. Так, например, огнеупорный бетон, своими руками изготовить который совсем не сложно, может выдерживать температуру до 1000ºС.

В качестве составляющих при изготовлении жаростойкого бетона своими руками нередко используют такие компоненты, как:

• жидкое стекло;
• глиноземистый цемент;
• шлакопортландцемент;
• портландцемент;
• шамотный бой;
• хромитовая руда;
• андезит;
• кирпич обычный или магнезитовый;
• гранулированный доменный шлак.

В качестве крупных и мелких заполнителей используют песок и щебень, встречающиеся в горных породах, так как они обладают высокой стойкостью к нагреванию.

Если требуется создать из огнеупорного раствора массивную конструкцию, следует использовать щебень не крупнее 40 мм. Для более мелких конструкций подходит щебень в пределах 20 мм.

Окончательный выбор жаростойкого материала обуславливается температурами и условиями его эксплуатации.

Также в процессе производства стараются ограничить количество жидкого стекла и воды за счет применения других материалов.

Пропорции огнеупорного бетона

Смесь, часто используемая в строительстве каминов, при соблюдении пропорций выдерживает 1200ºС. Из этого раствора может быть изготовлен или только топливник, или даже камин целиком.

Необходимо взять 1 часть бетона марки не ниже 400, по 2 части крошки из огнеупорного кирпича и песка из огнеупорного кирпича и 0,33 части пылевидной добавки из шамота.

Для постройки монолитного очага и использования там постоянно открытого огня потребуется раствор с соблюдением следующих пропорций: 1 часть бетона, по 2- 2,5 части щебенки из красного кирпича и кварцевого песка (либо тонкомолотого красного кирпича) и 0,33 части шамотного песка.

Приготовление раствора и заливка форм

Технология приготовления жаропрочного бетона аналогична приготовлению обыкновенного цементного раствора, только делают все этапы более тщательно из-за специфичности компонентов.

Раствор из огнеупорного бетона, как правило, заливается для приготовления в формы. Заливают их сверху вниз и по часовой стрелке.

Для изготовления форм используется фанера, используемая во всех формовочных работах. Чтобы воспрепятствовать испарению воды во время реакции, формы сразу после изготовления должны быть уплотнены. Также это способствует более легкому извлечению готовых отливок. Самый простой способ уплотнения — полиэтилен, но для лучшего результата используется и смазанный растительным жиром силикон. Полиэтилен придает готовым отливкам блестящую поверхность, и хотя это легко очищается, но такая поверхность будет препятствовать испарению механически связанной воды во время нагрева. У модулей, обработанных растительным жиром, поверхность пористая, и таких проблем не возникает.

Раствор для приготовления жаропрочного бетона практически невозможно перемешать должным образом вручную, так как смесь должна быть очень густой. Чтобы избежать пузырьков воздуха, применяется виброукладчик.

Используемая в приготовлении раствора вода должна быть чистой, компоненты в момент приготовления и в процессе затворения должны быть теплыми.

Из-за плотности раствора важно производить все работы быстро. Огнеупорный бетон помещается в форму, излишки перед вибрированием удаляются с поверхности мастерком. Производить вибрирование можно как при помощи перфоратора, так и при помощи отбойного молотка. Сверло помещается в деревянную часть формы и при включении инструмента вся конструкция вибрирует.

Это помогает смеси заполнить все пустоты равномерно и удаляет пузырьки воздуха, но так же и заставляет оседать на дно формы крупную фракцию. Это недопустимо, так как приводит к потере свойств состава, поэтому вибрация производится ограниченное количество времени.

Окончательное выдерживание раствора в формах

Выдерживание оказывает большое влияние на крепость готового изделия, поэтому здесь тоже необходимо соблюдать все условия.

В процессе выдерживания рабочее пространство должно быть теплым. Гидравлическое схватывание начинается у огнеупорного бетона через несколько часов после заливки, многое здесь зависит от качества материалов и количества воды.

Эта реакция приводит к тому, что изделие остается очень горячим на протяжении несколько часов. Очень важно при этом тщательно укрыть формы, чтобы предотвратить испарение воды с поверхности. Можно вынимать и использовать формы сразу после остывания, но для отличного результата лучше оставить их в формах на пару дней. Также неплохой вариант — поддерживать их влажными в течение нескольких дней после изготовления.

Изобретение относится к области металлургии, может быть использовано при проведении футеровочных работ высокотемпературных металлургических печей с рабочей температурой 800-1700С. В качестве связующего компонента кладочного раствора используют алюмоборофосфатный концентрат (АБФК). В промышленности АБФК используется как компонент при производстве огнеупорных кирпичей и литейных форм (кокилей). Алюмоборофосфатный концентрат (АБФК) разбавляют водой до плотности 1,35-1,38 г/см 3 . Состав кладочного раствора, мас.%: мертель шамотный МШ-31 - 64-68, алюмоборофосфатный концентрат - 29-33, отвердитель MgOSiO 2 - 3. При использовании изобретения обеспечивается увеличение срока службы футеровки. 2 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при проведении футеровочных работ высокотемпературных металлургических печей с рабочей температурой 800-1700С.Стойкость футеровки в условиях тепловых и механических нагрузок, а следовательно, и срок службы металлургической печи в основном зависит от способа приготовления и применения кладочных растворов, предназначенных для связки стандартных огнеупорных изделий (кирпичей, блоков) в единый термозащитный массив металлургической печи (далее “футеровка”).Известен способ приготовления огнеупорного муллитокремнеземистого кладочного раствора на цементной основе для ремонта футеровки металлургических печей, например шахтных, вращающихся, миксеров и других (Гавриш Д.И. и др. Огнеупорное производство, справочник, том 1, М., “Металлургия”, 1965, стр. 552-559; Временная технологическая инструкция ВТИ 14-345.1-7-91 “Производство муллитокремнеземистого огнеупорного мергельного раствора” Восточный институт огнеупоров, г. Екатеринбург) с использованием следующих ингредиентов, мас.%:шамотный мертель с содержанием Аl 2 О 3 - 28-38% марки МШ-31 Гост 6137-8 70портландцемент марки 400 Гост-10178-85 28жидкое стекло, плотностью 1,37 г/см 2 (сверх 100%) Гост 13078-81 20магнийсодержащая соль 2Жидкое стекло предварительно разводят водой до плотности 1,36-1,40 г/см 2 .Приготовление мертельного раствора производится в растворомешалке по следующему режиму: шамотный мертель и цемент загружают в мешалку, перемешивают 1-3 мин, заливают жидкое стекло плотностью 1,37 г/см и перемешивают 3-5 мин.Готовый мертельный раствор должен удовлетворять следующим требованиям: массовая доля Аl 2 О 3 , (в пересчете на прокаленное вещество) - не менее 45%, начало схватывания - не ранее двух часов, срок хранения мертельного раствора - не более трех часов, температура приготовления и использования раствора - не менее 5С.При употреблении готовый мертельный раствор должен быть жидкой или полужидкой консистенции.Консистенцию раствора определяют визуальным путем.Кладка футеровок на муллитокремнеземистом растворе производится путем нанесения на контактные поверхности изделий с помощью мастерка.Толщина шва кладки не должна превышать 2 мм.Недостатком такого способа является низкий срок службы футеровок - до 2-х месяцев. При длительном воздействии температуры выше 500-600С происходит дегидратация цемента, изменяется фазовый состав и ослабляется связка, цементирующая зерна наполнителя. Шов разрыхляется, что приводит к разрушению футеровки.Известен также способ приготовления кладочных растворов (Копейкин В.А и др. Огнеупорные растворы на фосфатных связующих, М., “Металлургия”, 1986, стр. 36-37; Стрелов К.К. и др. Теоретические основы технологии огнеупорных материалов, М., “Металлургия”, 1996, стр. 154-159) с применением полифосфата натрия - Na(PO 3) n (Гост 20291-80). Плотность их 2,48 г/см 2 , температура плавления 619С.По своим свойствам огнеупорный кладочный раствор на основе полифосфата натрия должен соответствовать следующим требованиям:- внешний вид - однородная, хорошо перемешанная масса без комков и посторонних включений;- жизнеспособность (пригодность к нанесение его после приготовления на поверхность огнеупорного изделия) - не менее 4 ч.Состав огнеупорного раствора:- на 100 кг мертеля МШ-31 расходуется 30 л раствора полифосфата натрия с плотностью 1,35 г/см 3 (кг/л).Расход раствора на 1 м кладки в зависимости от его состава составляет 190-240 кг.Потребное количество полифосфата натрия уточняется пробным замесом в зависимости от назначения раствора и его консистенции, а также от дисперсности, пористости и влажности наполнителей.Подготовка кладочного раствора для проведения футеровочных работ осуществляется следующим образом: кусковый полифосфат растворяют в технической воде с температурой 10-50С с перемешиванием.Для приготовления раствора расход полифосфата натрия с рекомендуемой плотностью 1,35 г/см 3 составляет 540 кг на 1 м 3 воды.Приготовление фосфатного огнеупорного раствора осуществляется в механической растворомешалке.Загрузка материалов производится в следующем порядке:- в растворомешалку заливается 1/2 ч. разбавленного раствора полифосфата натрия;- засыпается 1/2 ч. требуемого количества порошкообразных наполнителей и производится перемешивание до получения однородной массы.В той же последовательности вводится оставшееся количество связующего и наполнителей. Масса перемешивается в течение 10-15 мин.Консистенция раствора может корректироваться в процессе работы в зависимости от удобства нанесения раствора на огнеупорные изделия и от толщины шва.Если раствор получился густым, его дополнительно разбавляют раствором полифосфата натрия, если получился жидким, то добавляют порошковый наполнитель и тщательно перемешивают до получения однородной массы.Срок службы печей, футерованных на основе полифосфата натрия, значительно выше срока службы вышеуказанных аналогов.Недостатком данного способа приготовления раствора на основе полифосфата натрия является необходимость введения дополнительной операции - растворение твердого, стеклообразного полифосфата натрия в воде, что увеличивает время подготовки раствора к работе, необходимость применения дополнительного оборудования, увеличивает затраты энергоресурсов при более высокой стоимости полифосфата натрия по сравнению с предлагаемым связующим компонентом. Кроме того, фосфаты щелочных металлов в водных растворах частично подвергаются гидролизу.Задача изобретения - устранение указанных недостатков способов аналога и прототипа, увеличение срока службы футеровки металлургических печей.Техническим результатом изобретения является увеличение стойкости футеровки металлургических печей за счет применения в качестве связующего компонента кладочного раствора фосфатных связующих: алюмоборофосфатного концентрата (АБФК).Фосфатные связующие представляют собой гомогенные системы, получаемые растворением оксидных соединений в ортофосфорной кислоте.В качестве связующего компонента предлагается применить алюмоборофосфатный концентрат (АБФК) (ТУ 113-08-606-87). В промышленности АБФК используется как компонент при производстве огнеупорных кирпичей и литейных форм (кокилей).
Настоящие технические условия распространяются на алюмоборфосфатный концентрат, используемый в качестве связующего в металлургическом производстве при изготовлении литейных форм и стержней, в производстве огнеупорных изделий, при получении красителей в производстве кровельной плитки и цветного рубероида.В качестве огнеупорных порошкообразных заполнителей в фосфатных растворах применяется мертель по ГОСТ 6137-80 марки МШ-31 (либо другой заполнитель при наличии инструкции по применению).Отвердителем к кладочному раствору на основе АБФК можно принять двойную соль MgOSiO 2 в количестве 3% от общего объема раствора.Состав огнеупорного фосфатного кладочного раствора, мас.%:мертель шамотный МШ-31 64-68раствор алюмоборофосфатного концентрата с плотностью (1,35-1,38 г/см 3) 29-33порошок - отвердитель фосфатно-связующей композиции 3Расход раствора на 1м 3 кладки составляет 190-240 кг.Алюмоборофосфатный концентрат, поставляемый с плотностью 1,59-1,60 г/см 3 , разбавить водой с температурой не ниже +5С до плотности 1,35-1,38 г/см 3 (на 1 объем концентрата необходимо 1-0,7 объемов воды).Приготовление огнеупорного фосфатного раствора осуществляется в механической растворомешалке. В растворомешалку заливают 50% приготовленного (разбавленного) раствора алюмоборофосфата. Затем добавляют 50% от количества порошкообразных наполнителей и производят перемешивание до получения однородной массы. В той же последовательности вводят оставшееся количество связующего (раствора алюмоборофосфата) и порошкообразных наполнителей.Консистенция раствора определяется конусом (СтройЦНИЛ) массой 100 г. Глубина погружения конуса должна быть 4,5-5,5 делений.

Формула изобретения

1. Способ приготовления огнеупорного кладочного раствора, включающий перемешивание с водой наполнителя, связующего раствора и отвердителя, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют мертель шамотный МШ-31, в качестве связующего - алюмоборофосфатный концентрат, а в качестве отвердителя - двойную соль MgOSiO 2 .2. Способ по п.1, отличающийся тем, что наполнитель используют в количестве 64-68%, связующий раствор - в количестве 29-33%, отвердитель - в количестве 3%.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что алюмоборофосфатный концентрат разбавляют водой до плотности 1,35-1,38 г/см 3 .

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к конструкциям футеровок стен и сводов теплотехнических агрегатов, выполненных из эффективных огнеупорных материалов, и может найти применение при строительстве промышленных печей в металлургической, теплоэнергетической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в производстве стройматериалов и других отраслях промышленности

Изобретение относится к производству огнеупорных материалов и может быть использовано для получения шлакосталечугуностойких композиций, применяемых для ремонта сталелитейных ковшей, а также для изготовления и ремонта огнеупорной футеровки печных агрегатов, в том числе огнеупорных бетонов

Изобретение относится к области создания легковесных звукопоглощающих и теплоизоляционных материалов, которые могут быть использованы для защитных экранов авиационных двигателей, предназначенных для снижения шума на местности, а также в других областях народного хозяйства

Раствор для огнеупорного кирпича необходимо замешивать по определенным правилам, от этого зависит качество кирпичной кладки. Возведение русских печей, каминов, очагов для барбекю и прочего остается одним из самых востребованных видов строительства. Его невозможно себе представить без использования огнеупорного (шамотного) кирпича.

При таком обилии объектов альтернативы использованию шамотного кирпича по-прежнему нет. Этот замечательный материал делают из, так называемого молотого порошка огнеупорной глины, каолина и шамотового порошка. В результате получают материал с очень интересными свойствами:

1. Повышенная стойкость к низким температурам;
2. Невосприимчивость к действию агрессивных щелочей и кислот;
3. Выдерживает нагревание до 1500 градусов без саморазрушения.

Такие превосходные характеристики требуют использования соответствующего сцепляющего раствора, обладающего подобными характеристиками.
Неудивительно, что для приготовления подобного раствора тоже используют шамот.

Вещество получают из белой каолиновой глины, которая предварительно подвергается обработке высокой температурой. После этого материал обретает характеристики камня, его дробят, получая шамотную глину. Описание шамотной глины. В магазинах шамотная глина встречается в виде сухой строительной массы, которую добавляют в различные строительные кладочные и штукатурные растворы.

Технические характеристики и свойства. Покупая этот материал, следует очень внимательно смотреть на срок годности. Это важно, так как шамотная глина при длительном хранении утрачивает свои свойства. Из шамотной глины делают сухие смеси для приготовления штукатурных и кладочных растворов, и создания огнеупорных кирпичей. Шамотная глина делает раствор очень капризным. Неопытные строители часто сталкиваются с большими проблемами при выполнении кладки из огнеупорного материала:она бывает достаточно непрочной, а штукатурка сильно трескается и отваливается.

Чтобы избежать подобных проблем, каолиновой глине требуется вернуть утраченную при обжиге пластичность. Сделать это можно двумя способами: добавлением специального клея, либо обыкновенного песка.

Приготовление раствора для кладки шамотного кирпича

Укладку огнеупорного кирпича производят исключительно с использованием песчано-глинистого раствора, а в некоторых случаях и вовсе без него.
Для приготовления раствора можно использовать как готовую смесь, приобретенную в магазине, так и приготовить ее собственными силами. Так называемый шамотный мертель изготовляется в виде сухого мелкоизмельченного огнеупорного порошка. Это готовый полуфабрикат, который при добавлении воды после тщательного замешивания превращается в готовую смесь для кладки шамотного кирпича.

Для раствора подходит песок с крупностью зерен не более 2,5 мм.

Промышленным миксером, либо чем-то подобным, смесь доводят до консистенции домашней сметаны. После того, как раствор готов, ему дают настояться в течение часа, после чего его снова тщательно размешивают. Чтобы придать смеси крепость, в него можно добавить немного портландцемента. Главным критерием качества смеси является близость его огнеупорных характеристик идентичным характеристикам огнеупорного кирпича, который будут на нее укладывать.

Процедура ничем принципиально не отличается от традиционного приготовления раствора. Есть только ряд необходимых действий. Молотую глину следует замочить в воде на 3 дня, периодически ее необходимо перемешивать. После этого глину следует протереть через сито, а затем добавить просеянный песок. Идеальное соотношение частей — 1 часть глины на 6 частей песка. Перемешивать компоненты следует в сухом состоянии, а затем добавить воду.

Несмотря на кажущуюся простоту использования шамотного мертеля, качество кладки с использованием такого раствора может оказаться неприемлемым по уровню усадки.

Альтернативой мертелю может выступить смесь для кладки, приготовленная своими руками.

Вернуться к оглавлению

Огнеупорный раствор своими руками

При приготовлении раствора необходимо строго учитывать пропорции.

Для приготовления и укладки огнеупорного раствора будет необходим следующий набор материалов и инструментов:

• молотая огнеупорная глина;
• шамотный песок;
• вода;
• цемент;
• соль;
• клей;
• ведро;
• сито;
• шпатель;
• мастерок;
• строительный уровень;
• рейки;
• гвозди;
• шнур.

Воду следует добавлять понемногу, чтобы не пропустить стадию, когда раствор достигнет консистенции сметаны. Чтобы раствор для кладки шамотного кирпича был более прочным, в него необходимо добавить 100-150 гр соли на ведро готового раствора, горсть цемента или жидкого клея.

Вернуться к оглавлению

Процедура укладки шамотного кирпича

Началом процесса кладки должна стать тщательная разметка. Отличным подспорьем станет, так называемая сухая укладка, когда подбирают кирпичи, подгоняют их друг к другу и выставляют величину зазора между кирпичами. По окончании сухой укладки кирпичи снимают в порядке следования в пробной кладке. Не забывайте, что шов должен закрываться верхним кирпичом, что обеспечит кладке большую надежность. Особое внимание следует уделить качеству расшивки швов, чтобы избежать проблем после окончания работ.

Качество приготовления раствора напрямую влияет на толщину шва огнеупорной кладки. Соответственно швы по этому показателю разделяют на четыре группы:

• 1 категория — толщина шва менее 1 мм;
• 2 категория — шов равен 2 мм;
• 3 категория — шов равен 3 мм;
• 4 категория — шов толще 3 мм.

Категорию кладки определяют температурные условия использования кладки. Чем выше планируемая температура, тем более тонким должен быть шов, и тем тщательнее вымешан раствор. Средства проверки качества кладки огнеупорного кирпича. Первым делом контролируют категория шва. Для этого используют специальный щуп шириной 15 мм и толщиной, равной толщине шва. Подобный щуп не должен проникнуть в шов на глубину больше 20 мм.

Ни одна кладка не обходится без постукивания каждого кирпича ручкой мастерка. Это приводит в конечном итоге к неровности кладки. Дефект необходимо исправить пока раствор достаточно свежий. Для обеспечения ровной горизонтальной укладки и одинаковой ширины швов используют рейки-порядовики. К ним крепят тонкий прочный шнурок, который задает правильные параметры укладки.

Каждый следующий слой выставляется по шнуру, натянутому на гвоздях, вставленных в свежий шов. На каждом этапе процесса следует внимательно следить за равномерностью распределения раствора между кирпичами. Неравномерное распределение значительно ухудшает характеристики огнеупорной кладки. Как и в случае обычной кладки, кирпич следует обильно смачивать. В противном случае, кирпич будет активно высасывать воду из раствора, тем самым в значительной степени ухудшая его характеристики.

Лучший результат будет, если кирпичи перед укладкой подержать какое-то время в емкости с водой. Такая процедура очистит материал от пыли и насытит его водой. Кладка огнеупорного кирпича с использованием правильно приготовленного раствора — процесс не из легких, но если все сделано по правилам, ваша печь или камин будет радовать глаз красотой, а тело благодатным теплом очень много лет.

Огнеупорные растворы, набивочные массы, обмазки и бетоны

Огнеупорные растворы

Для обеспечения плотности футеровки печей и ее хоро­шего сопротивления проникающему и разъедающему воз­действиям раскаленных газов, расплавленных шлаков и металлов швы между отдельными кирпичами в процессе кладки чаще всего заполняют либо огнеупорными раство­рами, либо тонко помолотыми порошками, изготовленными из того же огнеупорного материала, из которого выполня­ется футеровка.

Правильный выбор и качество огнеупорного раствора оказывают большое влияние на срок службы кладки печей. Растворы должны обеспечивать хорошее заполнение швов и минимальные расстояния между соединяемыми кирпича­ми; они должны также обеспечивать монолитность кладки, для чего необходима их хорошая связь с огнеупорными кир­пичами после затвердевания; и, наконец, такие их свойства, как коэффициент термического расширения, изменение объ­ема при нагреве, предельная температура применения и шлакоустойчивость (в затвердевшем состоянии), должны быть возможно более близкими к этим свойствам соединяе­мых огнеупорных кирпичей.

Поэтому огнеупорные растворы всегда готовят на основе того же материала, из которого изготовляют огнеупорную футеровку, т. е. в качестве основы раствора для шамотной кладки используют шамот, для кладки из высокоглинозе­мистого кирпича - соответствующий высокоглиноземистый материал, для динасовой - динас и т. д. Эти материалы применяют в виде тонкомолотого порошка, размер зерен которого не должен превышать половины толщины шва кладки. В качестве связующего вещества используют огне­упорную глину, добавляемую в количестве 10-20 % общей массы. Для улучшения сцепления раствора с кирпичами и, главное, для ускоренного затвердевания раствора на возду­хе при комнатной температуре в него иногда добавляют 1-2 % жидкого стекла или цемента.

Эту смесь разбавляют водой до получения сметанообразной массы, причем густые растворы применяют при боль­шой толщине швов (3-4 мм), а жидкие - при тщательной кладке с толщиной швов, не превышающей 1-2 мм. По­скольку некоторые огнеупоры (магнезит, хромомагнезит, форстерит, доломит) не допускают увлажнения, то кладку из этих материалов ведут либо насухо с тщательной под­гонкой кирпичей друг к другу и с засыпкой швов соответ­ствующим сухим порошком тонкого помола, либо на огне­упорном растворе, замешиваемом не на воде, а на обезво­женной каменноугольной смоле. Смолу добавляют к огнеупорному порошку в количестве около 10 % общей мас­сы. Такой раствор используют в подогретом до 60-90 °С состоянии. При укладке углеродистых блоков для заполне­ния швов также применяют специальную углеродистую без­водную массу и пасту.

При разогреве печи происходит взаимодействие раствоpa с огнеупорными кирпичами и в процессе обжига он об­разует надежную монолитную футеровку.

Огнеупорные набивочные массы

Они находят все более широкое применение для изго­товления монолитных футеровок. Это оказывается особенно эффективным в случае рабочих камер цилиндрической или более сложной формы, работающих в тяжелых условиях (например, тигли и подовые камни индукционных плавиль­ных печей, дуговые плавильные печи, амбразуры горелок, плавильные пояса и днища вагранок и т. д.). Отсутствие швов повышает стойкость такой футеровки, время и затра­ты на ее изготовление сокращаются, а с помощью соответ­ствующих шаблонов создается возможность легкого изго­товления любых сложных по форме элементов футеровки. Набивочная масса должна спекаться при высокой темпера­туре (при разогреве печи и при ее работе). При этом масса должна сохранять постоянство объема по всему сечению футеровки, иначе спекшийся (горячий) слой будет отслаи­ваться.

Основой набивочных масс служит соответствующий ог­неупорный материал в виде порошка тонкого помола. Так, для кислой футеровки используется чистый тонкомолотый кварцит SiО 2 , а для основной - порошок обожженного маг­незита MgO. В качестве связующих веществ для водных на­бивочных масс применяют огнеупорную глину в порошке (5-15 %), борную кислоту Н 2 ВО 3 (1-2 %), патоку (2- 3 %) и жидкое стекло (1-3 %).

Количество связующих добавок зависит от конкретных условий и обычно не превышает 5-15 %. Массу увлажня­ют до требуемой консистенции и с помощью специальных шаблонов и трамбовок придают ей нужную форму непосред­ственно в рабочей камере печи. Готовую футеровку медлен­но (часто в течение десятков часов) сушат и нагревают во избежание появления трещин, которые могут быть вызваны быстрым испарением из нее влаги.

В последнее время получают распространение безводные набивочные массы на органических связках, подвергающихся коксованию в процессе обжига: на обезвоженной камен­ноугольной смоле, на смеси битумов или нефтяного воска с мазутом, на лигносульфате и т. д. Такие смеси не требуют никакой подготовки перед набивкой, а время разогрева фу­теровки сокращается в несколько раз. Опыт эксплуатации набивных монолитных футеровок показал их высокую стой­кость. Так, срок службы основной футеровки стен и пода электрических дуговых печей малой и средней емкости воз­рос до 8000-10000 плавок, в то время как обычная кладка требовала ремонта через 50 и менее плавок.

Разновидностью набивочных масс являются торкрет-массы, наносимые как в процессе изготовления футеровки, так и при ее ремонте на различные рабочие поверхности печей. Наносят и уплотняют их не посредством лопаток и трамбовок, как набивочные массы, а с помощью специаль­ных торкрет-пушек, либо работающих на сжатом воздухе, либо механического типа. Эти пушки «выстреливают» под высоким давлением (400-600 кПа) порции торкрет-массы на подлежащие футеровке или ремонту места и она прочно прилипает, распределяясь более или менее ровным тонким слоем. При горячем ремонте торкрет-массу наносят на рас­каленную поверхность футеровки, где она быстро высыха­ет, твердеет и подвергается обжигу.

Основой торкрет-масс является соответствующий огне­упорный материал в виде порошка. Его количество состав­ляет 70-80 %, а добавка 15-20 % огнеупорной глины и 5-10 % высокоглиноземистого цемента позволяет обеспе­чить связывание порошка и затвердевание массы как в горя­чем состоянии, так и в холодном. Для придания холодной торкрет-массе необходимой консистенции добавляют к этой смеси воду. При факельном торкретировании сухие частицы огнеупорной массы вводят в топливно-кислородную смесь.

Этот метод позволяет существенно ускорить, упростить и удешевить выполнение футеровки и ее ремонт.

Огнеупорные обмазки

Их применяют либо для уплотнения футеровки (наносят­ся снаружи кладки), либо для защиты ее от воздействия высокой температуры (наносятся на внутреннюю, рабочую поверхность футеровки).

Уплотнительные обмазки составляют из смеси 70-80% кварцевого песка или динасового порошка, 10-20% асбе­ста или графита с добавкой 20% жидкого стекла (от сухой массы). Обмазку наносят тонким слоем (2-4 мм) на хорошо очищенную поверхность кладки, имеющей темпера­туру при нанесении слоя не выше 100°С.

Защитные обмазки должны обладать не только соответ­ствующей огнеупорностью, но и хорошей сцепляемостью с кладкой. В состав этих обмазок входя г в качестве основы различные огнеупорные порошки (шамот, кварцит, хромит, хромомагнезит, диоксид циркония и т. д.) с добавлением связующих веществ и воды. В качестве связующих веществ часто используются огнеупорная глина (3-13%), жидкое стекло (2-7 %) или сульфитный щелок (4-8 %). Защит­ные обмазки наносят на поверхность слоем толщиной 2- 3 мм. Их применяют в нагревательных печах и очень редко в плавильных выше уровня шлака. Защитные обмазки часто используют при горячих ремонтах печей для заделки не­больших отверстий в кладке.

Огнеупорные бетоны

Их применяют все более широко для изготовления моно­литной футеровки печей и топок методом сооружения опа­лубки соответствующей формы из дерева или из металла, заливки в нее жидкой бетонной массы и разборки опалуб­ки после затвердевания бетона.

При более густой консистенции бетонной массы можно изготовлять из нее монолитную футеровку набивкой. Фу­теровку из огнеупорного бетона сооружают как на месте, так и на отдельном стенде. В последнем случае осуществля­ют ее монтаж на месте из отдельных панелей или блоков (например, стены нагревательных колодцев). При выполне­нии монолитных подвесных элементов футеровки из огне­упорного бетона используют анкерные кирпичи с ребристой поверхностью, подвешиваемые к каркасу. Эти кирпичи, за­литые бетонной массой, надежно удерживают ее на задан­ном месте после затвердевания и разборки опалубки.

Поскольку обычные бетоны начинают разрушаться при температурах, превышающих 200 °С в связи с низкой огне­упорностью обычного цемента и заполнителя, в качестве которого служат песок и щебень, то огнеупорные бетоны готовят на основе стабилизированного портландцемента ли­бо глиноземистого или магнезиального цемента с использо­ванием в качестве заполнителя тонкомолотого (для замены песка) и дробленого (для замены щебня) соответствующе­го обожженного огнеупорного материала.

Этот материал придает бетону необходимую огнеупор­ность, а цемент играет роль вещества, связывающего огне­упорные частицы вместе. Для улучшения связи добавляют жидкое стекло.

По мере разогрева футеровки из огнеупорного бетона последовательно происходят удаление свободной влаги (сушка), удаление связанной влаги, образование жидкой (расплавленной) фазы из легкоплавких соединений, вхо­дящих в состав цемента, ее взаимодействие с частицами огнеупорного материала, ведущее к образованию монолита, и, наконец, при температурах выше 900-1000°С его окончательный обжиг, сопровождающийся значительным повыше­нием прочности как в горячем состоянии, так и в холодном.

Разработанные к настоящему времени составы огнеупор­ных бетонов с шамотным заполнителем (для футеровки печей с рабочей температурой до 1400°С) и с хромомагнезитовым или хромитовым заполнителем (для печей с темпе­ратурой до 1700 °С) успешно применяют для выполнения верхней части фундамента доменных печей, полной футе­ровки электрических плавильных печей, колодцев для на­грева слитков, различных печей для нагрева заготовок перед прокаткой и под термообработку, тепловой изоляции глиссажных труб и т.д.

Стоимость футеровки из огнеупорных бетонов ниже, чем стоимость кладки из обожженных изделий или набивной футеровки. Однако ее сушка и разогрев требуют очень дли­тельного времени (до 100 ч), а стойкость ее в эксплуатации остается более низкой.

Мертель - измельченная смесь огнеупорных отощающих и связующих материалов, которые, после затворения их водой, служат огнеупорными растворами.

Мертели, растворы и защитные обмазки служат вспомогательными материалами, но имеют важное, а иногда и решающее значение в повышении износоустойчивости огнеупорной кладки в целом.

Огнеупорные растворы используются при выполнении кладки огнеупорных конструкций тепловых установок для связывания отдельных ее элементов (например, кирпичей или блоков). По своему химико-минералогическому составу мертели должны соответствовать связываемым огнеупорным материалам.

Растворы должны быть достаточно огнеупорными, хорошо заполнять выемки, сглаживать неровности на кирпичах, медленно отдавать последним влагу, создавать тонкие швы, после обжига иметь небольшую пористость, газопроницаемость, быть прочными, хорошо спекающимися с кирпичами в процессе службы. Для обеспечения долговечности огнеупорной кладки в целом объемные изменения раствора и кирпича в эксплуатации должны быть одинаковыми. Качественный раствор должен образовывать шов, незначительно отличающийся по прочности от самой кладки. При сушке кладки в процессе испарения воды из раствора происходит усадка материала шва. При чрезмерной воздушной усадке в высыхающем растворе образуются трещины, в связи с чем снижается его связь с элементами кладки. Это обстоятельство следует учитывать при проектировании составов мертелей и растворов. Усадочные компоненты (глины) вводят в них в возможно меньших количествах, но достаточных для обеспечения пластичности и хорошей спекаемости растворов.

В процессе работы кладки при высоких температурах в ней появляется дополнительная усадка (или рост). Усадка растворов несколько превышает дополнительную усадку изделий. Возникающие при этом напряжения на границе изделие - раствор могут компенсироваться пластической деформацией в растворе вследствие образования в нем жидкой фазы. При этом усадка раствора не должна превышать определенные пределы, установленные практикой.

Растворы обычно состоят из четырех компонентов: основной инертной массы (отощителя) в виде тонкозернистого порошка, пластичного компонента (связущего), различных добавок, регулирующих свойства раствора, и воды.

Иногда кладку выполняют насухо, т. е. засыпают остающиеся после притирки изделий тонкие швы мертелем - порошком того же состава, что и изделия (рис. 22). Изготовляют порошки на зя — водах огнеупорных изделий.

Вид раствора определяется типом изделий, для кладки которых он применяется. По этому признаку обычно и классифицируют растворы: шамотные, динасовые, для углеродистых блоков и т. д.

Каждая из этих групп содержит свои особые классификационные признаки. Они обычно характеризуют не раствор, а его твердую субстанцию- порошок, состоящий из инертных и вяжущих веществ - мертель.

Алюмосиликатные и динасовые растворы обычно содержат соответственно 15-20 и 5-11% связующей глины. Для повышения пластичности в них вводят от 0,08 до 0,18% кальцинированной соды, а для уменьшения количества воды, необходимой для затворения, от 0,07 до 0,15% сульфитно-спиртовой барды.

В зависимости от сырьевого и химического состава ди — насового мертеля установлены следующие его марки (ГОСТ 5338-60):

МД1-для печей с рабочими температурами более 1500°С;

МД2 - то же, менее 1500°С.«

Рис. 22. Тепловая изоляция свода печи

1- шамотный легковес; 2- динасовая крошка; 3- динас

Зерновой состав мертелей должен соответствовать следующим требованиям:

Для алюмосиликатных мертелей в зависимости от сырьевого, химического и зернового состава, а также от огнеупорности (по ГОСТ 6137-61) устанавливаются следующие марки:

BTl, ВТ2 - высокоглиноземистые мертели тонкого помола; ШТ1, 11ΙΤ2 - шамотные мертели тонкого помола; ПТ1 -полукислые мертели тонкого помола; LLIK1, ШК.2, ШКЗ - шамотные мертели крупного помола; ПЮ, ПК2 - полукислые мертели крупного помола.

Воздушнотвердеющие глинистые и безглинистые растворы содержат добавки, повышающие прочность швов до момента спекания. В этом случае в мертели вводят до 15% жидкого стекла, для связывания щелочи которого добавляют 10% боксита, гидрата глинозема или технического глинозема.

Зерновой состав алюмосиликатных мертелей приведен в табл.24.

Гранулометрический состав мертелей

В хромомагнезитовых и хромитовых растворах воздушное твердение обеспечивается за счет добавки периклазового цемента, т. е. тонкомолотого высокообожженного магнезита, затворенного водным раствором Mg SO4 или других солей. Такие растворы приготавливают обычно непосредственно перед применением.

Характеристика мертелей

Огнеупорность до затворения жидким стеклом.

Воздушно-твердеющие алюмосиликатные мертели на алюмофосфатной связке (а. ф. с.) получают, добавляя 3- 5% гидрата окиси алюминия и 10-15% соответственно ортофосфорной кислоты. Из этих растворов получаются тонкие швы большой прочности при обычных и высоких температурах. Для подготовки. исходных компонентов используют то же оборудование, что и для получения мелкозернистых составляющих порошков в соответствующем производстве огнеупорных изделий. Растворы из мертелей приготавливают в передвижных растворомешалках периодического действия, непосредственно перед кладкой. В табл. 25 приведены основные показатели некоторых мертелей.

При испытании мертелей определяют их химический и зерновой составы, консистенцию растворов, водоудерживающую способность, прочность и газопроницаемость.

Мертели применяют для кладки футеровок промышленных печей, ковшей, рекуператоров и т. д. Шамотно-глиноземистые и шамотные воздушно-твердеющие мертели применяют для кладки доменных печей и воздухонагревателей. Динасовые - для,кладки коксовых печей. Воздушно-твердеющие хромомагнезитовые мертели используют для кладки основных огнеупоров в сталеплавильных и других печах.